KR101720327B1 - Apparatus and method for localization of underwater anomalous body - Google Patents

Apparatus and method for localization of underwater anomalous body Download PDF

Info

Publication number
KR101720327B1
KR101720327B1 KR1020160142151A KR20160142151A KR101720327B1 KR 101720327 B1 KR101720327 B1 KR 101720327B1 KR 1020160142151 A KR1020160142151 A KR 1020160142151A KR 20160142151 A KR20160142151 A KR 20160142151A KR 101720327 B1 KR101720327 B1 KR 101720327B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
disturbance response
template
response value
sensing signal
correlation coefficient
Prior art date
Application number
KR1020160142151A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이효선
정현기
조성호
임형래
Original Assignee
한국지질자원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국지질자원연구원 filed Critical 한국지질자원연구원
Priority to KR1020160142151A priority Critical patent/KR101720327B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101720327B1 publication Critical patent/KR101720327B1/en
Priority to US15/662,887 priority patent/US20180120472A1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/38—Processing data, e.g. for analysis, for interpretation, for correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/186—Hydrophones
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/02—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/088—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with electric fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V9/00—Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00
    • G01V9/02—Determining existence or flow of underground water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/10—Aspects of acoustic signal generation or detection
    • G01V2210/12—Signal generation
    • G01V2210/129—Source location
    • G01V2210/1297—Sea bed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/10—Aspects of acoustic signal generation or detection
    • G01V2210/14—Signal detection
    • G01V2210/144—Signal detection with functionally associated receivers, e.g. hydrophone and geophone pairs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/67—Wave propagation modeling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V7/00—Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for localization of an underwater anomalous substance, which detect a disturbance response value from one of an electric field disturbance response value, a magnetic field disturbance response value, and a gravitational field disturbance response value through a sensing line installed in water when an abnormal object such as a submarine passes through water, and calculate a correlation coefficient of a template storing pre-calculated disturbance response values detected real-time and disturbance response values by position and find out a correlation coefficient having the highest similarity to determine a position of the abnormal object.

Description

수중 이상체의 위치 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR LOCALIZATION OF UNDERWATER ANOMALOUS BODY} [0001] APPARATUS AND METHOD FOR LOCALIZATION OF UNDERWATER ANOMALOUS BODY [0002]

본 발명은 수중 이상체의 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 잠수함과 같은 이상체가 수중을 통과할 때 수중에 설치된 감지선을 통해 실시간으로 전기장 교란 반응값, 자기장 교란 반응값 및 중력장 교란 반응값 중 어느 하나의 교란 반응값을 감지하고, 실시간으로 감지된 교란 반응값과 위치별 교란 반응값들을 미리 계산하여 저장해놓은 템플릿의 상관계수를 계산하여 유사도가 가장 높은 상관계수를 찾아내 이때의 템플릿으로부터 이상체의 위치를 결정하는, 수중 이상체의 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for measuring the position of an anomaly in water, and more particularly, to an apparatus and method for measuring an electric field disturbance response value, a magnetic field disturbance response value and a gravitational field disturbance response value The disturbance response values detected in real time and the disturbance response values per location are calculated in advance and the correlation coefficients of the stored templates are calculated to find the correlation coefficient with the highest similarity. And an apparatus and method for measuring the position of an anomaly in the water.

일반적으로 수중에서 운항되는 무인 잠수정 또는 잠수함의 위치를 파악하기 위해 음파 또는 전자기파를 이용한다.Generally, sound waves or electromagnetic waves are used to locate an unmanned submersible or submarine operated in water.

수중 물체를 탐지하는 방법 중 음파를 이용하는 것이 국내 특허 공개 1999-0078351호에 수중 물체를 탐지하는 장치로서 개시되어 있다. Among the methods for detecting an underwater object, the use of a sound wave is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-0078351 as an apparatus for detecting an underwater object.

그러나 이 음파를 이용하여 수중 물체를 탐지하는 장치는 조류가 강하여 소음이 큰 지역이나 온도 및 염도차가 있는 수층이 혼합되는 지역에서는 음파를 이용한 수중 물체 탐지가 어려운 문제점이 있었다. However, the apparatus for detecting an underwater object using this sound wave has a problem that it is difficult to detect an underwater object using a sound wave in a region where noise is strong and algae are strong, and where a water layer having a difference in temperature and salinity is mixed.

수중 물체를 탐지하는 방법 중 전자기파를 이용한 것이, 미국 특허 등록 제5,598,152호에 전자기파를 이용한 기뢰 탐지시스템으로서 개시되어 있다.Among the methods of detecting an underwater object, those using electromagnetic waves are disclosed in US Patent No. 5,598,152 as a mine detection system using electromagnetic waves.

그러나 이 전자기파를 이용한 기뢰 탐지시스템은 수중 비클(AUV)이 이동하면서 순차적으로 기뢰를 탐지하는 방식이므로 정지된 기뢰를 탐지하는 데에는 적합한 방법이지만 이동 물체를 탐지하기에는 부적합하다.However, since the mine detection system using the electromagnetic wave is a method of detecting the mine sequentially as the underwater vehicle (AUV) moves, it is a suitable method for detecting the stopped mine, but it is not suitable for detecting the moving object.

따라서 위와 같은 선행 특허들의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 출원인인 한국지질자원연구원에 의해 국내 특허 등록 제1,521,473호가 안출되었다. 이 한국지질자원연구원의 특허에는 조류가 강하여 소음이 큰 지역이나 온도 및 염도차가 있는 수층이 혼합되는 지역에서도 이동 물체를 탐지할 수 있는 수중탐지장치가 개시되어 있다. 이것은 수중에 전류를 흘려주어 인공적으로 전기장을 형성시키고, 수중 물체에 의해 전기장 교란이 발생하면 이를 측정하여 탐지하는 방법 및 시스템이다.Therefore, in order to solve the problems of the above-mentioned prior patents, Korean Patent Registration No. 1,521,473 was found by the Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, the applicant of the present invention. The patent of the Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources has disclosed an underwater detection device capable of detecting a moving object even in a region where a strong algae is strong and a noise is high, or a water layer having a difference in temperature and salinity is mixed. This is a method and system for detecting an electric field disturbance caused by an underwater object by measuring an electric field by artificially flowing an electric current through the water.

그러나 위의 한국지질자원연구원 특허와 같이 전기장을 이용하거나 자기장, 중력장 등을 이용하여 이상체 또는 이상대를 탐지하는 방식은 통상 자료처리법으로 역산추적 방법을 사용하는데, 이 역산(inversion) 추적방법은 고속 컴퓨터를 사용하여도 반복적 계산에 기반을 둔 방법이기 때문에 시간이 매우 오래 걸려 실시간 추적이 불가능하다. 해저면 상부 수중의 3차원 수치모델링 공간에서 임의의 위치에 물성이 다른 3차원 모양의 잠수함이 놓일 때의 반복적 역산 수치계산은 1초 이내의 실시간 추적을 감당하기는 불가능하다. However, as in the above-mentioned Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, the method of detecting an abnormal body or an abnormal body using an electric field or using a magnetic field or a gravitational field uses an inverse tracking method as a data processing method. Even using a high-speed computer is a method based on iterative calculations, so it takes a very long time and real-time tracking is impossible. Three-dimensional numerical modeling in the submarine surface In the case of a three-dimensional submarine with different physical properties at arbitrary locations in a space, iterative inversion calculation is impossible to handle real-time tracking within 1 second.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 움직이는 수중 이상체가 감시영역 안으로 들어왔을 때 수중에 센서 배열 형태로 고정된 감지선을 통해 전기장, 자기장 또는 중력장 등의 교란 반응값을 감지하고, 수중 이상체의 위치를 실시간으로 알려주는, 수중 이상체의 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an electric field sensor, And detecting the disturbance response value of the underwater anomaly body and notifying the position of the anomaly body in real time.

또한, 본 발명의 다른 목적은 음파 잡음이 심해 음향탐지가 어려운 환경에서도 탐지 및 추적이 가능하며, 더욱이 다양한 역산 알고리즘들이 모두 계산시간이 많이 걸려 실시간 위치 제공에 부적합하다는 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는, 수중 이상체의 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting and tracking a sound signal in an environment where acoustic noise is difficult to detect, And an apparatus and method for measuring the position of an anomalous body in water.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치는 수중에 선형태로 설치되어 수중 이상체가 접근하면 이에 상응하는 교란 반응값 감지신호를 출력하는 감지선; 상기 감지선으로부터 실시간으로 상기 감지 신호를 수신하여 필터링하도록 구성된 신호 처리부; 상기 신호 처리부에서 필터링된 감지 신호의 특성을 분석하여 템플릿의 비교 대상 범위를 규정하도록 구성된 템플릿 비교 대상 범위 규정부; 상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하고 이 교란 반응값과 상기 비교 대상 범위 규정된 템플릿의 상관계수를 계산하도록 구성된 상관계수 계산부; 및 상기 상관계수 계산부로부터 계산된 상관계수 중 유사도가 가장 높은 상관계수를 찾아내 해당 상관계수의 템플릿으로부터 이상체의 위치를 결정하도록 구성된 이상체 위치 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring the position of an anomaly in water, comprising: a sensing line installed in a line in water to output a corresponding disturbance response value sensing signal when an anomaly approaches the water; A signal processing unit configured to receive and filter the sensing signal from the sensing line in real time; A template comparison target range defining unit configured to analyze a characteristic of the sensed signal filtered by the signal processing unit to define a range of a template to be compared; A correlation coefficient calculator configured to analyze the sensing signal to recognize a disturbance response value and to calculate a correlation coefficient between the disturbance response value and the template to be compared; And an anomaly position determining unit configured to find a correlation coefficient having the highest similarity among the correlation coefficients calculated from the correlation coefficient calculating unit and determine a position of the anomaly from the template of the correlation coefficient.

상기 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 감지선은 전기장 교란 반응값 감지신호, 자기장 교란 반응값 감지신호 및 중력장 교란 반응값 감지신호 중 어느 하나의 교란 반응값 감지신호를 출력하도록 더 구성될 수 있다.In the apparatus for measuring an anomaly underwater according to the above-described embodiment, the sensing line may detect any one of the disturbance reaction value sensing signal, the magnetic field disturbance reaction value sensing signal, and the gravitational field disturbance reaction value sensing signal Lt; / RTI >

상기 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치는 상기 이상체 위치 결정부로부터 결정된 이상체의 위치를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for measuring an underwater anomaly according to the above embodiment may further comprise a display unit configured to display the position of the anomaly determined from the anomaly object position determination unit.

상기 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 템플릿의 결정은 감시 영역을 그리드(grid)로 분할하는 단계; 상기 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 교란 반응값을 전산 모델링을 통해 계산하는 단계; 및 계산된 상기 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 교란 반응값을 템플릿으로 결정하는 단계에 의해 수행될 수 있다.In the apparatus for measuring an underwater anomaly according to the above embodiment, the determination of the template may include dividing the surveillance region into a grid; Calculating disturbance response values according to an ideal body position in the divided grids through computational modeling; And determining a disturbance response value based on the calculated anomalous body position in the divided grids as a template.

상기 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 감지 신호를 커브 피팅(curve fitting) 방법에 의해 필터링하도록 더 구성될 수 있다.In the apparatus for measuring an underwater anomaly according to the above embodiment, the signal processing unit may further be configured to filter the detection signal by a curve fitting method.

상기 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 감지 신호를 칼만 필터를 사용하여 필터링하도록 더 구성될 수 있다.In the apparatus for measuring an underwater anomaly according to the above embodiment, the signal processing unit may further be configured to filter the detection signal using a Kalman filter.

상기 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 템플릿 비교 대상 범위 규정부는 상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하고, 이 교란 반응값의 최대값에 따라 x축(감지선과 평행함) 위치 범위를 지정하고, 상기 교란 반응값의 최대값 및 너비의 비를 이용하여 y축(감지선과 직교함)과 z축(높이)의 범위를 지정하도록 더 구성될 수 있다.In the apparatus for measuring the position of an anomaly in the water according to the above embodiment, the template comparison range defining unit recognizes the disturbance response value by analyzing the detection signal, and calculates the disturbance response value based on the maximum value of the disturbance response value, (Perpendicular to the sensing line) and the z-axis (height) using a ratio of the maximum value and the width of the disturbance response value.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 방법은 신호 처리부가 감지선으로부터 실시간으로 교란 반응값 감지 신호를 수신하여 필터링하는 단계; 템플릿 비교 대상 범위 규정부가 상기 필터링 단계에 의해 필터링된 상기 감지 신호의 특성을 분석하여 템플릿의 비교 대상 범위를 규정하는 단계; 상관계수 계산부가 상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하고, 이 교란 반응값과 상기 비교 대상 범위 규정 단계에 의해 규정된 상기 템플릿의 상관계수를 계산하는 단계; 및 이상체 위치 결정부가 상기 상관계수 계산단계에 의해 계산된 상관계수 중 유사도가 가장 높은 상관계수를 찾아내 해당 상관계수의 템플릿으로부터 이상체의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the position of an anomalous body in water, comprising the steps of: receiving and filtering a disturbance response value sensing signal in real time from a sensing line; Wherein the template comparison target range specification unit analyzes characteristics of the detection signal filtered by the filtering step to define a range of the template comparison target; Calculating a correlation coefficient between the disturbance response value and the template specified by the comparison target range defining step, by analyzing the sensing signal to recognize the disturbance response value; And an anomaly position determining unit for finding a correlation coefficient having the highest similarity among the correlation coefficients calculated by the correlation coefficient calculating step and determining the position of the anomaly from the template of the correlation coefficient.

상기 다른 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 방법은 디스플레이부에 의해 상기 이상체 위치 결정단계에 의해 결정된 이상체의 위치가 디스플레이되는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of measuring the position of an anomalous body according to the another embodiment may further include a step of displaying the position of the anomalous body determined by the anomalous body positioning step by the display unit.

상기 다른 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 방법에 있어서, 상기 템플릿의 결정은 감시 영역을 그리드(grid)로 분할하는 단계; 상기 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 교란 반응값을 전산 모델링을 통해 계산하는 단계; 및 계산된 상기 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 교란 반응값을 템플릿으로 결정하는 단계에 의해 수행될 수 있다.In the method for measuring the position of an anomaly in the water according to the another embodiment, the determination of the template includes dividing a surveillance region into a grid; Calculating disturbance response values according to an ideal body position in the divided grids through computational modeling; And determining a disturbance response value based on the calculated anomalous body position in the divided grids as a template.

상기 다른 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 방법에 있어서, 상기 필터링 단계는 상기 감지 신호를 커브 피팅(curve fitting) 방법에 의해 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.In the method for measuring an underwater anomaly according to the another embodiment, the filtering step may include filtering the detection signal by a curve fitting method.

상기 다른 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 방법에 있어서, 상기 필터링 단계는 상기 감지 신호를 칼만 필터를 사용하여 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.In the method for measuring an underwater anomaly according to the another embodiment, the filtering may include filtering the detection signal using a Kalman filter.

상기 다른 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 방법에 있어서, 상기 비교 대상 범위 규정 단계는 상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하는 단계; 상기 교란 반응값의 최대값에 따라 x축(감지선과 평행함) 위치 범위를 지정하는 단계; 및 상기 교란 반응값의 최대값 및 너비의 비를 이용하여 y축(감지선과 직교함)과 z축(높이)의 범위를 지정하는 단계를 포함할 수 있다.In the method for measuring the position of an anomaly in the water according to the another embodiment, the step of defining the comparison object range may include analyzing the sensing signal to recognize the disturbance response value; Designating a position range of x-axis (parallel to the sensing line) according to the maximum value of the disturbance response value; And designating a range of the y-axis (perpendicular to the sensing line) and the z-axis (height) using the ratio of the maximum value and the width of the disturbance response value.

본 발명의 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치 및 방법에 의하면, 신호 처리부가 수중에 선형태로 설치된 감지선으로부터 실시간으로 교란 반응값 감지 신호를 수신하여 필터링하며, 템플릿 비교 대상 범위 규정부가 신호 처리부에서 필터링된 감지 신호의 특성을 분석하여 템플릿의 비교 대상 범위를 규정하며, 상관계수 계산부가 상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하고 이 교란 반응값과 상기 비교 대상 범위 규정된 템플릿의 상관계수를 계산하며, 이상체 위치 결정부가 상기 상관계수 계산부로부터 계산된 상관계수 중 유사도가 가장 높은 상관계수를 찾아내 해당 상관계수의 템플릿으로부터 이상체의 위치를 결정하도록 구성됨으로써, 해저의 특정 감시영역에서 실시간으로 수중 이상체의 위치를 측정하는데 적합하며, 음파 잡음이 심해 음향탐지가 어려운 환경에서도 탐지 및 추적이 가능하다는 뛰어난 효과가 있다.According to the apparatus and method for measuring the position of an anomalous body according to the embodiment of the present invention, the signal processing unit receives and filters the disturbance response value sensing signal in real time from the sensing line provided in line in the water, And the correlation coefficient calculation unit analyzes the sensing signal to recognize the disturbance response value and compares the disturbance response value with the disturbance response value, And the anomaly position determining unit finds the correlation coefficient having the highest similarity among the correlation coefficients calculated from the correlation coefficient calculating unit and determines the position of the anomaly from the template of the correlation coefficient, It is suitable for measuring the position of anomalies in water in real time in a specific surveillance area. Even worse is difficult to detect acoustic noise environment, there is an excellent effect that can be detected and tracked.

본 발명은 해저면 상부 수중의 3차원 수치모델링 공간에서 임의의 위치에 물성이 다른 3차원 모양의 잠수함이 놓일 때의 반복적 역산 수치계산은 1초 이내의 실시간 추적이 불가능하다는 종래의 문제점을 해결하는 뛰어난 효과가 있다. The present invention solves the conventional problem that it is impossible to perform real-time tracking within one second when a three-dimensional submarine of different physical properties is placed in an arbitrary position in a three-dimensional numerical modeling space in the sea floor upper water, It has excellent effect.

특히, 본 발명의 실시형태에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치 및 방법에 의하면, 미리 계산해놓은 반응값 템플릿과 실시간으로 감지된 교란 반응값을 바로 비교함으로써 고속의 데이터 처리가 가능하여 수중 이상체의 위치에 대한 실시간 측정이 가능하게 된다는 뛰어난 효과가 있다. Particularly, according to the apparatus and method for measuring the position of an anomalous body according to the embodiment of the present invention, high-speed data processing can be performed by directly comparing the previously calculated reaction value template with the disturbance response value sensed in real time, It is possible to perform real-time measurement of the position of the object.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에서 전기장 교란 반응값 감지신호를 제공하는 감지선이 해저의 특정 지역에 설치된 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서 템플릿 저장부에 저장된 템플릿들의 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치의 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서 템플릿 저장부에 저장된 템플릿의 결정과정을 나타낸 플로우챠트이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치를 이용한 수중 이상체의 위치 측정 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 6은 도 3의 이상체 위치 결정부에 의해서 결정되는 이상체의 위치를 나타내는 도면으로서, (a)는 비교 대상 범위 규정된 템플릿과 수조축소모형 실험장치에서 실시간으로 감지된 전기장 교란 반응값이 매칭된 상태를 나타내며, (b)는 결정된 이상체의 위치를 나타낸다.1 is a view showing an example in which a sensing line for providing an electric field disturbance response value sensing signal in a position measuring device for underwater anomalous body according to an embodiment of the present invention is installed in a specific region of the seabed.
2 is a view showing an example of templates stored in a template storage unit in an apparatus for measuring an anomaly underwater according to an embodiment of the present invention.
3 is a control block diagram of an apparatus for measuring an anomalous body position underwater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flow chart illustrating a process of determining a template stored in a template storage unit in an apparatus for measuring an anomaly underwater according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart for explaining a method for measuring the position of an anomalous body underwater using an apparatus for measuring an anomalous body underwater according to an embodiment of the present invention.
Fig. 6 is a diagram showing the position of an abnormal body determined by the abnormal body position determining unit of Fig. 3, where (a) shows the electric field disturbance response value detected in real time in the template and the tank- (B) represents the position of the determined anomalous body.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에서 전기장 교란 반응값 감지신호를 제공하는 감지선이 해저의 특정 지역에 설치된 예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서 템플릿 저장부에 저장된 템플릿들의 예를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치의 제어 블록도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서 템플릿 저장부에 저장된 템플릿의 결정과정을 나타낸 플로우챠트이다.FIG. 1 is a view showing an example in which a sensing line for providing an electric field disturbance response value sensing signal is installed in a specific region of the sea floor in an apparatus for measuring an anomaly underwater according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a control block diagram of an apparatus for measuring the position of an anomaly in water according to an embodiment of the present invention. FIG. And FIG. 4 is a flow chart illustrating a process of determining a template stored in a template storage unit in an apparatus for measuring an underwater anomaly according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 감지선(L), 신호 처리부(200), 템플릿 저장부(400), 템플릿 비교 대상 범위 규정부(300), 상관계수 계산부(500), 이상체 위치 결정부(600) 및 디스플레이부(700)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 4, the apparatus for measuring the position of an anomalous body according to an embodiment of the present invention includes a sensing line L, a signal processing unit 200, a template storage unit 400, A range defining unit 300, a correlation coefficient calculating unit 500, an abnormal body position determining unit 600, and a display unit 700.

감지선(L)은 수중[예컨대, 해저면(B)]에 선형태로 설치되어 전류 전극(C1, C2)을 통해 전류가 인가되어 잠수함과 같은 수중 이상체가 접근하면 이에 상응하는 전기장 교란 반응값 감지신호를 출력하는 역할을 한다. 감지선(L)에는 길이 방향을 따라 복수의 감지 전극(P1, P2, P3 ... Pn-1, Pn)이 장착되어 있으며 이 감지 전극(L)을 통해 전기장 교란 반응값 감지신호가 출력된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 수중 이상체(U)가 감지선(L)에 가까울수록 좁고 큰 반응값이 출력되는 한편, 수중 이상체(U)가 감지선(L)과 멀수록 넓고 작은 반응값이 출력됨을 알 수 있다.The sensing line L is installed in a line in the water (for example, the bottom surface B), and when an electric current is applied through the current electrodes C 1 and C 2 to approach an anomaly such as a submarine, And outputs a reaction value sensing signal. A plurality of sensing electrodes P 1 , P 2 , P 3 ... P n-1 and P n are mounted along the longitudinal direction of the sensing line L, A sensing signal is output. 2, a narrow and large reaction value is output as the near-water anomaly U is closer to the sensing line L. On the other hand, as the anomaly U underwater is distant from the sensing line L, Value is output.

신호 처리부(200)는 감지선(L)로부터 실시간으로 전기장 교란 반응값 감지신호를 입력받아 커브 피팅(curve fitting) 방법에 의해 필터링하거나 또는 칼만 필터를 사용하여 필터링하는 역할을 한다. 커브 피팅 방법은 주어진 데이터를 기반으로 주변의 데이터를 추정하는 방법이다. 칼만 필터를 사용한 필터링 방법은 바로 이전에 추정한 값을 토대로 해서 현재의 값을 추정하여 현재 상태에 대한 최적의 통계적 예측을 가능하게 한다.The signal processing unit 200 receives the electric field disturbance response value sensing signal from the sensing line L in real time and performs filtering by a curve fitting method or a Kalman filter. The curve fitting method is a method of estimating surrounding data based on given data. The filtering method using the Kalman filter estimates the current value based on the previously estimated value to enable optimal statistical prediction of the current state.

템플릿 저장부(400)는 감지선(L)에서 실시간으로 감지되는 전기장 교란 반응값과 비교되는 템플릿을 저장한다. 템플릿 비교 대상 범위 규정부(300)가 템플릿 저장부(400)에서 템플릿을 불러 들여 비교 대상 범위를 규정하고, 그 비교 대상 범위가 규정된 템플릿은 상관계수 계산부(500) 및 이상체 위치 결정부(600)에서 사용된다.The template storage unit 400 stores a template that is compared with the electric field disturbance response value sensed in real time on the sensing line L. [ The template comparison target range defining unit 300 loads a template in the template storing unit 400 to define a comparison target range and the template in which the comparison target range is defined is stored in the correlation coefficient calculating unit 500 and the anomaly object positioning unit 500. [ (600).

도 4는 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치에 있어서 템플릿 저장부(400)에 저장된 템플릿의 결정과정을 나타낸 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 의미한다. FIG. 4 is a flow chart showing a process of determining a template stored in the template storage unit 400 in an apparatus for measuring an anomalous body underwater according to an embodiment of the present invention, wherein S denotes a step.

템플릿의 결정과정에 대해 설명하면, 먼저 감시 영역을 복수의 그리드(grid)로 분할하고(S10), 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 전기장 교란 반응값을 전산 모델링을 통해 계산하고(S30), 이 계산된 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 전기장 교란 반응값을 템플릿으로 결정하여 템플릿 저장부(400)에 저장된다(S40). First, the surveillance region is divided into a plurality of grids (S10), and an electric field disturbance response value corresponding to an abnormal body position in the divided grids is calculated through computational modeling (S30 The electric field disturbance response value corresponding to the abnormal body position in the calculated divided grids is determined as a template and stored in the template storage unit 400 (S40).

템플릿 비교 대상 범위 규정부(300)는 신호 처리부(200)에서 필터링된 전기장 교란 반응값 감지신호의 특성을 분석하여 템플릿의 비교 대상 범위를 규정하는 역할을 한다. 좀 더 상세하게는, 필터링된 전기장 교란 반응값 감지 신호를 분석하여 전기장 교란 반응값을 인식하고, 전기장 교란 반응값의 최대값에 따라 x축(감지선과 평행함) 위치 범위를 지정하고, 전기장 교란 반응값의 최대값 및 너비의 비를 이용하여 y축(감지선과 직교함)과 z축(높이)의 범위를 지정함으로써 템플릿의 비교 대상 범위가 규정된다. 이와 같이 미리 계산해놓은 반응값 템플릿과 바로 비교함으로써 수중 이상체의 위치에 대한 실시간 측정이 가능하게 된다. The template comparison target range defining unit 300 analyzes the characteristics of the electric field disturbance response value detection signal filtered by the signal processing unit 200 and defines the range of the template comparison target. More specifically, the electric field disturbance response value is analyzed by analyzing the filtered electric field disturbance response value detection signal, the position range of the x axis (parallel to the sensing line) is specified according to the maximum value of the electric field disturbance response value, By specifying the range of the y-axis (perpendicular to the sensing line) and the z-axis (height) using the ratio of the maximum value and the width of the reaction value, the scope of comparison of the template is defined. In this way, it is possible to perform real-time measurement of the position of anomalies in water by directly comparing with the previously calculated reaction value template.

상관계수 계산부(500)는 신호 처리부(200)에 의해 필터링된 전기장 교란 반응값 감지 신호를 분석하여 전기장 교란 반응값을 인식하고, 이 전기장 교란 반응값과 템플릿 비교 대상 범위 규정부(300)에 의해 비교 대상 범위 규정된 템플릿의 상관계수를 계산하는 역할을 한다. 실시간으로 감지된 전기장 교란 반응값과 전산 모델링으로 계산된 템플릿의 양상은 유사하나 불균질 매질, 에지 이펙트(edge effect)와 같은 여러 가지 오차에 의해 레벨 차이가 나므로, 두 자료의 상관계수(ρ)를 계산한다. The correlation coefficient calculation unit 500 recognizes the electric field disturbance response value by analyzing the electric field disturbance response value detection signal filtered by the signal processing unit 200 and outputs the electric field disturbance response value to the template comparison target range specification unit 300 To calculate the correlation coefficient of the template to be compared. The correlation coefficient (ρ) of the two data is different because the level of the electric field disturbance response detected in real time is similar to that of the template calculated by computer modeling, but due to various errors such as heterogeneous medium and edge effect. .

상관계수(ρ)는 다음의 [수학식 1]에 의해 규정된다.The correlation coefficient p is defined by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112016105429912-pat00001
Figure 112016105429912-pat00001

Figure 112016105429912-pat00002
: 실시간으로 감지된 전기장 교란 반응값
Figure 112016105429912-pat00002
: Real-time detected electric field disturbance response value

Figure 112016105429912-pat00003
: 템플릿에 저장된 임의 위치의 이상체에 대한 전산모델링 자료
Figure 112016105429912-pat00003
: Computer-aided modeling of abnormalities in arbitrary positions stored in templates

Figure 112016105429912-pat00004
: 실시간으로 감지된 전기장 교란 반응값의 평균값
Figure 112016105429912-pat00004
: Average value of the electric field disturbance response value detected in real time

Figure 112016105429912-pat00005
: 임의 위치의 이상체에 대한 전산모델링 자료의 평균값
Figure 112016105429912-pat00005
: Mean value of computational modeling data for arbitrary locations

Figure 112016105429912-pat00006
: 실시간으로 감지된 전기장 교란 반응값의 표준편차
Figure 112016105429912-pat00006
: Standard deviation of the electric field disturbance response value detected in real time

Figure 112016105429912-pat00007
: 임의 위치의 이상체에 대한 전산모델링 자료의 표준편차
Figure 112016105429912-pat00007
: Standard deviation of computational modeling data for random locations

Figure 112016105429912-pat00008
: 감지된 전기장 교란 반응값의 수
Figure 112016105429912-pat00008
: Number of sensed field disturbance response values

이상체 위치 결정부(600)는 상관계수 계산부(500)에서 계산된 상관계수(ρ) 중 유사도가 가장 높은(가장 1에 가까운) 상관계수를 찾아내 해당 상관계수의 템플릿으로부터 이상체의 위치를 결정하는 역할을 한다.The abnormal body position determining unit 600 finds a correlation coefficient having the highest similarity (closest to 1) among the correlation coefficients? Calculated by the correlation coefficient calculating unit 500 and determines the position of the abnormal body from the template of the correlation coefficient .

도 6은 도 3의 이상체 위치 결정부(600)에 의해서 결정되는 이상체의 위치를 나타내는 도면이다.6 is a diagram showing the position of an abnormal body determined by the abnormal body position determining unit 600 of FIG.

(a)에서 파선은 실시간으로 감지된 전기장 교란 반응값을 나타내며, 실선은 "1"에 가장 근접한 상관계수의 템플릿을 나타내며, (a)는 두 값이 매칭된 상태를 나타낸다. In (a), the dashed line represents the electric field disturbance response value sensed in real time, the solid line represents the template of the correlation coefficient closest to "1 ", and (a) represents the matched state of the two values.

(b)는 y 값이 "0"인 감지선을 기준으로 한 이상체의 위치를 나타낸다.(b) shows the position of the abnormal body with respect to the sensing line whose y value is "0 ".

디스플레이부(700)는 이상체 위치 결정부(600)에 의해 결정된 이상체의 위치를 디스플레이하는 역할을 하며, LCD, CRT, LED 등이 될 수 있다.The display unit 700 displays the position of the abnormal body determined by the abnormal body position determining unit 600, and may be an LCD, a CRT, an LED, or the like.

상기와 같은 구성요소들로 이루어진 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치를 사용한, 수중 이상체의 위치 측정 방법에 대해 도면을 참조하여 설명하기로 한다.A method for measuring the position of an anomalous body using an apparatus for measuring the position of an anomalous body according to an embodiment of the present invention comprising the above-described components will be described with reference to the drawings.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치를 이용한 수중 이상체의 위치 측정 방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 의미한다.5 is a flow chart for explaining a method for measuring the position of an anomalous body in water using an apparatus for measuring an anomalous body position according to an embodiment of the present invention, wherein S means step.

먼저, 신호 처리부(200)가 감지선(L)으로부터 실시간으로 전기장 교란 반응값 감지 신호를 수신하여 커브 피팅 방법에 의해 필터링하거나 또는 칼만 필터를 사용하여 필터링한다(S200).First, the signal processing unit 200 receives the electric field disturbance response value sensing signal in real time from the sensing line L, and performs filtering using a curve fitting method or a Kalman filter (S200).

이어서, 템플릿 비교 대상 범위 규정부(300)가 상기 스텝(S200)에서 필터링된 전기장 교란 반응값 감지 신호의 특성을 분석하여 템플릿의 비교 대상 범위를 규정한다(S300). 좀 더 상세하게 설명하면, 필터링된 전기장 교란 반응값 감지 신호를 분석하여 전기장 교란 반응값을 인식하고, 전기장 교란 반응값의 최대값에 따라 x축(감지선과 평행함) 위치 범위를 지정하고, 전기장 교란 반응값의 최대값 및 너비의 비를 이용하여 y축(감지선과 직교함)과 z축(높이)의 범위를 지정함으로써 템플릿의 비교 대상 범위를 규정한다. 이와 같이 미리 계산해놓은 반응값 템플릿과 바로 비교함으로써 수중 이상체의 위치에 대한 실시간 측정이 가능하게 된다.Next, the template comparison target range defining unit 300 analyzes the characteristics of the electric field disturbance response value detection signal filtered in step S200, and defines a range of the template comparison target (S300). More specifically, the filtered electric field disturbance response value sensing signal is analyzed to recognize the electric field disturbance response value, the position range of the x axis (parallel to the sensing line) is specified according to the maximum value of the electric field disturbance response value, By specifying the range of the y-axis (perpendicular to the sensing line) and the z-axis (height) using the ratio of the maximum value and the width of the disturbance response value, the scope of comparison of the template is specified. In this way, it is possible to perform real-time measurement of the position of anomalies in water by directly comparing with the previously calculated reaction value template.

스텝(S400)에서는 상관계수 계산부(500)가 실시간으로 감지되는 전기장 교란 반응값 감지 신호를 분석하여 전기장 교란 반응값을 인식하고, 이 전기장 교란 반응값과 상기 스텝(S300)에 의해 비교 대상 범위 규정된 템플릿들의 상관계수를 계산한다.In step S400, the correlation coefficient calculation unit 500 recognizes the electric field disturbance response value by analyzing the electric field disturbance response value sensing signal sensed in real time. The electric field disturbance response value is compared with the electric field disturbance response value by the step S300, Calculate the correlation coefficients of the specified templates.

스텝(S500)에서는 이상체 위치 결정부(600)가 상기 스텝(S400)에서 계산된 상관계수 중 유사도가 가장 높은(가장 1에 가까운) 상관계수를 찾아내 해당 상관계수의 템플릿으로부터 이상체의 위치를 결정한다.In step S500, the abnormal body position determining unit 600 finds the correlation coefficient having the highest similarity (closest to 1) among the correlation coefficients calculated in step S400, and calculates the position of the abnormal body from the template of the correlation coefficient .

스텝(S600)에서는 상기 스텝(S500)에서 결정된 이상체의 위치가 디스플레이부(700)를 통해 디스플레이된다. In step S600, the position of the abnormal body determined in step S500 is displayed on the display unit 700. [

한편, 위의 설명에서는 교란 반응값을 전기장 교란 반응값으로 가정한 상태에서 전반적으로 설명하였으나, 이는 하나의 실시예에 불구하며, 실질적으로는 상기 교란 반응값은 자기장 교란 반응값 또는 중력장 교란 반응값으로 대체될 수 있다고 이해해야 한다.In the above description, the disturbance response value is generally described in the assumption that the disturbance response value is an electric field disturbance response value. However, this is not the case in one embodiment, and substantially the disturbance response value is a magnetic field disturbance response value or a gravitational field disturbance response value ≪ / RTI >

한편, 위의 설명에서는 감지선이 전기장 교란 반응값 감지신호를 출력하는 것을 예로 들었으나, 실질적으로 상기 감지선은 전기장 교란 반응값 감지신호외에 자기장 교란 반응값 감지신호 또는 중력장 교란 반응값 감지신호를 출력할 수 있다고 이해해야 한다.In the above description, the sensing line outputs an electric field disturbance response value sensing signal. However, in practice, the sensing line may transmit a magnetic field disturbance response value sensing signal or a gravity disturbance reaction value sensing signal in addition to the electric field disturbance response value sensing signal You should understand that you can print.

한편, 위의 설명에서는 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 전기장 교란 반응값들을 템플릿으로 결정하는 것을 예로 들었으나, 실질적으로 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 전기장 교란 반응값들 외에 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 자기장 교란 반응값들 또는 중력장 교란 반응값들을 템플릿으로 결정할 수 있다고 이해해야 한다.In the above description, the electric field disturbance response values according to the position of the anomaly in the divided grids are determined as templates. However, in addition to the electric field disturbance response values according to the anomaly positions in the substantially divided grids It should be understood that the magnetic field disturbance response values or the gravitational field disturbance response values depending on the ideal position in the divided grids can be determined by the template.

위와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한, 수중 이상체의 위치 측정 장치 및 방법에 의하면, 신호 처리부가 수중에 선형태로 설치된 감지선으로부터 실시간으로 교란 반응값 감지 신호를 수신하여 필터링하며, 템플릿 비교 대상 범위 규정부가 신호 처리부에서 필터링된 감지 신호의 특성을 분석하여 템플릿의 비교 대상 범위를 규정하며, 상관계수 계산부가 상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하고 이 교란 반응값과 상기 비교 대상 범위 규정된 템플릿의 상관계수를 계산하며, 이상체 위치 결정부가 상기 상관계수 계산부로부터 계산된 상관계수 중 유사도가 가장 높은(가장 1에 가까운) 상관계수를 찾아내 해당 상관계수의 템플릿으로부터 이상체의 위치를 결정하도록 구성됨으로써, 해저의 특정 감시영역에서 실시간으로 수중 이상체의 위치를 측정하는데 적합하며, 음파 잡음이 심해 음향탐지가 어려운 환경에서도 탐지 및 추적이 가능하다.According to the apparatus and method for measuring the position of an anomalous body according to an embodiment of the present invention configured as described above, the signal processing unit receives and filters the disturbance response value sensing signal in real time from the sensing line installed in line in the water, The target range defining unit analyzes the characteristics of the sensing signal filtered by the signal processing unit to define a range of comparison targets of the template, and the correlation coefficient calculating unit analyzes the sensing signal to recognize the disturbance response value, And calculates a correlation coefficient of the prescribed template. The anomaly position determining unit finds a correlation coefficient having the highest similarity (closest to 1) among the correlation coefficients calculated from the correlation coefficient calculation unit, Position of the submerged anomaly in real time in a specific surveillance region of the seabed, It is suitable for measuring position and can be detected and tracked even in environments where acoustic noise is difficult and sound detection is difficult.

특히, 템플릿 비교 대상 범위 규정부가 실시간으로 감지된 교란 반응값의 특성을 분석하여 템플릿의 비교 대상 범위를 규정하여서 실시간으로 감지된 교란 반응값과 비교되는 템플릿의 범위를 줄어들게 함으로써 고속의 데이터 처리가 가능하여 수중 이상체의 위치에 대한 실시간 측정이 가능하게 된다. In particular, the range of the template comparison target range is analyzed by analyzing the characteristics of the disturbance response value detected in real time, thereby defining the range of the template comparison target, thereby reducing the range of the template compared with the disturbance response value detected in real time, Real-time measurement of the position of the anomaly in the water becomes possible.

도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the best mode has been shown and described in the drawings and specification, certain terminology has been used for the purpose of describing the embodiments of the invention and is not intended to be limiting or to limit the scope of the invention described in the claims. It is not. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 감지 신호 입력부
200: 신호 처리부
300: 템플릿 비교 대상 범위 규정부
400: 템플릿 저장부
500: 상관계수 계산부
600: 이상체 위치 결정부
700: 디스플레이부100: detection signal input section
200: Signal processor
300: template comparison target range specification unit
400: Template storage unit
500: correlation coefficient calculation unit
600: abnormal body position determining section
700:

Claims (13)

수중에 선형태로 설치되어 수중 이상체가 접근하면 이에 상응하는 교란 반응값 감지신호를 출력하는 감지선;
상기 감지선으로부터 실시간으로 상기 감지 신호를 수신하여 필터링하도록 구성된 신호 처리부;
상기 신호 처리부에서 필터링된 감지 신호의 특성을 분석하여 템플릿의 비교 대상 범위를 규정하도록 구성된 템플릿 비교 대상 범위 규정부;
상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하고 이 교란 반응값과 상기 템플릿 비교 대상 범위 규정부에 의하여 규정된 범위 내에서 템플릿의 상관계수를 계산하도록 구성된 상관계수 계산부; 및
상기 상관계수 계산부로부터 계산된 상관계수 중 가장 1에 가까운 상관계수를 찾아내 해당 상관계수의 템플릿으로부터 이상체의 위치를 결정하도록 구성된 이상체 위치 결정부를 포함하는, 수중 이상체의 위치 측정 장치.A sensing line which is installed in the form of a line in the water and outputs a corresponding disturbance reaction value sensing signal when the water anomaly approaches;
A signal processing unit configured to receive and filter the sensing signal from the sensing line in real time;
A template comparison target range defining unit configured to analyze a characteristic of the sensed signal filtered by the signal processing unit to define a range of a template to be compared;
A correlation coefficient calculator configured to analyze the sensing signal to recognize the disturbance response value and to calculate a correlation coefficient of the template within a range defined by the disturbance response value and the template comparison range specification unit; And
And an ideal body position determination unit configured to find a correlation coefficient closest to one of the correlation coefficients calculated from the correlation coefficient calculation unit and determine a position of the ideal body from the template of the correlation coefficient. 제 1 항에 있어서,
상기 감지선은 전기장 교란 반응값 감지신호, 자기장 교란 반응값 감지신호 및 중력장 교란 반응값 감지신호 중 어느 하나의 교란 반응값 감지신호를 출력하도록 더 구성된, 수중 이상체의 위치 측정 장치. The method according to claim 1,
Wherein the sensing line is further configured to output a disturbance response value sensing signal of any one of an electric field disturbance reaction value sensing signal, a magnetic field disturbance reaction value sensing signal and a gravitational field disturbance reaction value sensing signal. 제 1 항에 있어서,
상기 이상체 위치 결정부로부터 결정된 이상체의 위치를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이부를 더 포함하는, 수중 이상체의 위치 측정 장치.The method according to claim 1,
And a display unit configured to display a position of the abnormal body determined from the abnormal body position determining unit. 제 1 항에 있어서,
상기 템플릿의 결정은
감시 영역을 그리드(grid)로 분할하는 단계;
상기 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 교란 반응값을 전산 모델링을 통해 계산하는 단계; 및
계산된 상기 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 교란 반응값을 템플릿으로 결정하는 단계에 의해 수행되는, 수중 이상체의 위치 측정 장치.The method according to claim 1,
The determination of the template
Dividing the surveillance region into a grid;
Calculating disturbance response values according to an ideal body position in the divided grids through computational modeling; And
And determining a disturbance response value according to an ideal body position in the calculated divided grids as a template. 제 1 항에 있어서,
상기 신호 처리부는 상기 감지 신호를 커브 피팅(curve fitting) 방법에 의해 필터링하도록 더 구성된, 수중 이상체의 위치 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the signal processing unit is further configured to filter the sensing signal by a curve fitting method. 제 1 항에 있어서,
상기 신호 처리부는 상기 감지 신호를 칼만 필터를 사용하여 필터링하도록 더 구성된, 수중 이상체의 위치 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the signal processing unit is further configured to filter the sensing signal using a Kalman filter. 제 1 항에 있어서,
상기 템플릿 비교 대상 범위 규정부는 상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하고, 이 교란 반응값의 최대값에 따라 x축(감지선과 평행함) 위치 범위를 지정하고, 상기 교란 반응값의 최대값 및 너비의 비를 이용하여 y축(감지선과 직교함)과 z축(높이)의 범위를 지정하도록 더 구성된, 수중 이상체의 위치 측정 장치.The method according to claim 1,
The template comparison target range defining unit analyzes the sensing signal to recognize the disturbance response value, designates a position range of x axis (parallel to the sensing line) according to the maximum value of the disturbance response value, And a width ratio to specify a range of the y-axis (orthogonal to the sensing line) and the z-axis (height). 제 1 항에 기재된 수중 이상체의 위치 측정 장치를 이용하는 수중 이상체의 위치 측정 방법으로서:
신호 처리부가 감지선으로부터 실시간으로 교란 반응값 감지 신호를 수신하여 필터링하는 단계;
템플릿 비교 대상 범위 규정부가 상기 필터링 단계에 의해 필터링된 상기 감지 신호의 특성을 분석하여 템플릿의 비교 대상 범위를 규정하는 단계;
상관계수 계산부가 상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하고, 이 교란 반응값과 상기 비교 대상 범위 규정 단계에 의해 규정된 범위 내에서 상기 템플릿의 상관계수를 계산하는 단계; 및
이상체 위치 결정부가 상기 상관계수 계산단계에 의해 계산된 상관계수 중 가장 1에 가까운 상관계수를 찾아내 해당 상관계수의 템플릿으로부터 이상체의 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 수중 이상체의 위치 측정 방법.A method for measuring the position of an anomalous body in water using the apparatus for measuring the position of an anomalous body according to claim 1,
Receiving a disturbance response value sensing signal from the sensing line in real time and filtering the signal;
Wherein the template comparison target range specification unit analyzes characteristics of the detection signal filtered by the filtering step to define a range of the template comparison target;
Calculating a correlation coefficient of the template within a range defined by the disturbance response value and the comparison target range defining step, by analyzing the sensing signal to recognize the disturbance response value; And
And determining the position of the anomalous body from the template of the correlation coefficient by finding a correlation coefficient that is closest to 1 among the correlation coefficients calculated by the anomalous body position determination unit in the correlation coefficient calculation step, Way. 제 8 항에 있어서,
디스플레이부에 의해 상기 이상체 위치 결정단계에 의해 결정된 이상체의 위치가 디스플레이되는 단계를 더 포함하는, 수중 이상체의 위치 측정 방법.9. The method of claim 8,
And displaying the position of the anomaly determined by the anomaly positioning step by the display unit. 제 8 항에 있어서,
상기 템플릿의 결정은
감시 영역을 그리드(grid)로 분할하는 단계;
상기 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 교란 반응값을 전산 모델링을 통해 계산하는 단계; 및
계산된 상기 분할된 그리드들에서의 이상체 위치에 따른 교란 반응값을 템플릿으로 결정하는 단계에 의해 수행되는, 수중 이상체의 위치 측정 방법.9. The method of claim 8,
The determination of the template
Dividing the surveillance region into a grid;
Calculating disturbance response values according to an ideal body position in the divided grids through computational modeling; And
And determining the disturbance response value according to the calculated anomalous body position in the divided grids as a template. 제 8 항에 있어서,
상기 필터링 단계는 상기 감지 신호를 커브 피팅(curve fitting) 방법에 의해 필터링하는 단계를 포함하는, 수중 이상체의 위치 측정 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the filtering step comprises filtering the sensing signal by a curve fitting method. 제 8 항에 있어서,
상기 필터링 단계는 상기 감지 신호를 칼만 필터를 사용하여 필터링하는 단계를 포함하는, 수중 이상체의 위치 측정 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the filtering step comprises filtering the sensing signal using a Kalman filter. 제 8 항에 있어서,
상기 비교 대상 범위 규정 단계는
상기 감지 신호를 분석하여 교란 반응값을 인식하는 단계;
상기 교란 반응값의 최대값에 따라 x축(감지선과 평행함) 위치 범위를 지정하는 단계; 및
상기 교란 반응값의 최대값 및 너비의 비를 이용하여 y축(감지선과 직교함)과 z축(높이)의 범위를 지정하는 단계를 포함하는, 수중 이상체의 위치 측정 방법.9. The method of claim 8,
The comparison target range defining step
Analyzing the sensing signal to recognize a disturbance response value;
Designating a position range of x-axis (parallel to the sensing line) according to the maximum value of the disturbance response value; And
And designating a range of the y-axis (perpendicular to the sensing line) and the z-axis (height) using the ratio of the maximum value and the width of the disturbance response value.
KR1020160142151A 2016-10-28 2016-10-28 Apparatus and method for localization of underwater anomalous body KR101720327B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160142151A KR101720327B1 (en) 2016-10-28 2016-10-28 Apparatus and method for localization of underwater anomalous body
US15/662,887 US20180120472A1 (en) 2016-10-28 2017-07-28 Apparatus and method for localizing underwater anomalous body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160142151A KR101720327B1 (en) 2016-10-28 2016-10-28 Apparatus and method for localization of underwater anomalous body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101720327B1 true KR101720327B1 (en) 2017-03-28

Family

ID=58495870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160142151A KR101720327B1 (en) 2016-10-28 2016-10-28 Apparatus and method for localization of underwater anomalous body

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20180120472A1 (en)
KR (1) KR101720327B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101922334B1 (en) 2017-04-12 2019-02-13 한국해양대학교 산학협력단 The Geodetic based User Positioning Method and Database System in Wireless Power Transmission Environment
KR102051222B1 (en) * 2018-02-14 2019-12-17 숭실대학교산학협력단 Magnetic field signal detection appartus for mobile magnetic field induced communication and method thereof
CN112464521A (en) * 2020-10-28 2021-03-09 中国石油天然气集团有限公司 Sliding fracture determination method and device
CN112859186A (en) * 2021-01-13 2021-05-28 中国人民解放军海军工程大学 Underwater target detection method and system based on gravity information

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111580152A (en) * 2020-05-19 2020-08-25 中国地震局地壳应力研究所 Method and device for positioning point source interference source in seismic ground electric field observation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11211807A (en) * 1998-01-29 1999-08-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Moving route identifying method, system, and memory medium storing moving route identifying program
KR100339673B1 (en) * 1998-10-19 2002-06-05 글렌 에이치. 렌젠, 주니어 Linear perturbation method for kalman filter tracking of magnetic filed sources
KR101126694B1 (en) * 2011-04-06 2012-04-18 주식회사 해양시스템기술 Hull sticking type sonar and ship having the same
KR101521473B1 (en) * 2014-06-02 2015-05-21 한국지질자원연구원 A underwater detector and a method for underwater detection

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3946696A (en) * 1969-12-05 1976-03-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Automatically controlled magnetic minesweeping system
US4970701A (en) * 1971-03-22 1990-11-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Wire detector
US5148110A (en) * 1990-03-02 1992-09-15 Helms Ronald L Method and apparatus for passively detecting the depth and location of a spatial or temporal anomaly by monitoring a time varying signal emanating from the earths surface
US5239474A (en) * 1990-11-20 1993-08-24 Hughes Aircraft Company Dipole moment detection and localization
US5245587A (en) * 1990-12-14 1993-09-14 Hutson William H Multi-dimensional signal processing and display
FI910512A (en) * 1991-02-01 1992-08-02 Esko Antero Hirvonen Kontrollsystem.
FR2696837B1 (en) * 1992-10-08 1994-11-25 France Etat Armement Method and device for passive tracking of underwater objects.
US5598152A (en) * 1994-12-29 1997-01-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Mine sweeping system for magnetic and non-magnetic mines
US6236212B1 (en) * 1998-06-22 2001-05-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Induced polarization system using towed cable carrying transmitters and receivers for identifying minerals on the ocean floor
US20050283276A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-22 Prescott Clifford N Real time subsea monitoring and control system for pipelines
US7383132B2 (en) * 2005-03-07 2008-06-03 Exxonmobil Upstream Research Co. Method for identifying resistivity anomalies in electromagnetic survey data
US7688675B2 (en) * 2006-03-24 2010-03-30 University Of Mississippi Underwater biomass assessment device and method
US8121789B2 (en) * 2006-07-25 2012-02-21 Exxonmobil Upstream Research Co. Method for correcting the phase of electromagnetic data
GB0701743D0 (en) * 2007-01-31 2007-09-19 Wireless Fibre Systems Ltd A system for detection of underwater objects
US7663975B2 (en) * 2007-03-26 2010-02-16 Furuno Electric Company Limited Underwater detection apparatus
EP2263097B1 (en) * 2008-03-12 2013-06-19 Raytheon Company Autonomous sonar system and method
JP5301310B2 (en) * 2009-02-17 2013-09-25 株式会社日立製作所 Anomaly detection method and anomaly detection system
JP5363927B2 (en) * 2009-09-07 2013-12-11 株式会社日立製作所 Abnormality detection / diagnosis method, abnormality detection / diagnosis system, and abnormality detection / diagnosis program
MY165896A (en) * 2009-11-03 2018-05-18 Stevens Institute Of Technology Passive acoustic underwater intruder detection system
JP5700500B2 (en) * 2010-07-23 2015-04-15 古野電気株式会社 Underwater detection device, fish detection device, underwater detection method, and fish detection method
US8929176B2 (en) * 2010-10-25 2015-01-06 Lockheed Martin Corporation Building a three-dimensional model of an underwater structure
MY164768A (en) * 2010-10-25 2018-01-30 Lockheed Corp Estimating position and orientation of an underwater vehicle based on correlated sensor data
US20120099400A1 (en) * 2010-10-25 2012-04-26 Lockheed Martin Corporation Estimating position and orientation of an underwater vehicle relative to underwater structures
US8942062B2 (en) * 2010-10-25 2015-01-27 Lockheed Martin Corporation Detecting structural changes to underwater structures
WO2013016011A2 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Bp Corporation North America Inc. Field correlation for real-time passive seismic surveillance
DE102012006566A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-02 Atlas Elektronik Gmbh Method of detecting sea mines and marine detection system
GB201211999D0 (en) * 2012-07-05 2012-08-22 Roke Manor Research Sensor location method and system
EP2811320A1 (en) * 2013-06-05 2014-12-10 Astrium Limited Receiver and method for direct sequence spread spectrum signals
CN103852795A (en) * 2014-02-18 2014-06-11 中国人民解放军92859部队 Method for extracting magnetic anomaly signals of underwater small targets
KR101658463B1 (en) * 2014-10-27 2016-09-22 국방과학연구소 Apparatus for detecting and tracking of underwater transient signal
CN105427342B (en) * 2015-11-17 2018-06-08 中国电子科技集团公司第三研究所 A kind of underwater Small object sonar image target detection tracking method and system
CN105823492B (en) * 2016-03-18 2018-08-21 北京卫星环境工程研究所 Weak target signal extracting method in a kind of interference of ocean current
US9869752B1 (en) * 2016-04-25 2018-01-16 Ocean Acoustical Services And Instrumentation Systems, Inc. System and method for autonomous joint detection-classification and tracking of acoustic signals of interest
CN106067172B (en) * 2016-05-27 2018-10-26 哈尔滨工程大学 A method of slightly matching matches combination to the underwater topography image based on suitability analysis with essence
CN108072910B (en) * 2016-11-18 2019-06-07 北京自动化控制设备研究所 A kind of distribution magnetic anomaly detection system environment magnetic compensation method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11211807A (en) * 1998-01-29 1999-08-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Moving route identifying method, system, and memory medium storing moving route identifying program
KR100339673B1 (en) * 1998-10-19 2002-06-05 글렌 에이치. 렌젠, 주니어 Linear perturbation method for kalman filter tracking of magnetic filed sources
KR101126694B1 (en) * 2011-04-06 2012-04-18 주식회사 해양시스템기술 Hull sticking type sonar and ship having the same
KR101521473B1 (en) * 2014-06-02 2015-05-21 한국지질자원연구원 A underwater detector and a method for underwater detection

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101922334B1 (en) 2017-04-12 2019-02-13 한국해양대학교 산학협력단 The Geodetic based User Positioning Method and Database System in Wireless Power Transmission Environment
KR102051222B1 (en) * 2018-02-14 2019-12-17 숭실대학교산학협력단 Magnetic field signal detection appartus for mobile magnetic field induced communication and method thereof
CN112464521A (en) * 2020-10-28 2021-03-09 中国石油天然气集团有限公司 Sliding fracture determination method and device
CN112464521B (en) * 2020-10-28 2024-05-28 中国石油天然气集团有限公司 Walking and sliding fracture determination method and device
CN112859186A (en) * 2021-01-13 2021-05-28 中国人民解放军海军工程大学 Underwater target detection method and system based on gravity information

Also Published As

Publication number Publication date
US20180120472A1 (en) 2018-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101720327B1 (en) Apparatus and method for localization of underwater anomalous body
Kim et al. Artificial landmark-based underwater localization for AUVs using weighted template matching
USRE42546E1 (en) Method and system for target localization
KR20120109740A (en) Apparatus and method for analyzing the characteristic of magnetic source distributed on a naval ship, and the system
EP2937716B1 (en) Method for localizing a marine mammal in an underwater environment implemented by a PAM system, corresponding device, computer program product and non-transitory computer-readable carrier medium
JP6718098B2 (en) Position estimation apparatus and method
KR101303417B1 (en) Information processing device, information processing method, and storage medium
EP3351959B1 (en) Apparatus and method for performing a consistency testing using non-linear filters that provide predictive probability density functions
KR101685084B1 (en) A method to estimate the shape of towed array sonar and an apparatus thereof
JP5458756B2 (en) Underwater object search support device, underwater object search support method, and program thereof
CA2883062C (en) Method for localizing a marine mammal in an underwater environment implemented by a pam system, corresponding device, computer program product and non-transitory computer-readable carrier medium
KR101480834B1 (en) Target motion analysis method using target classification and ray tracing of underwater sound energy
MX2013008600A (en) Method for estimating the water speed of an acoustic node.
JP6902790B2 (en) Tsunami prediction system
EP2503353B1 (en) Object detection and tracking support system, control method, and program
KR101544478B1 (en) System of analysis using surrounding information for tidal current effect of underwater vehicle and analysis method thereof
RU2650830C1 (en) Device for obtaining information on noisy object in sea
Yvinec et al. Detection and classification of underwater targets by magnetic gradiometry
Fedorovich et al. Head-On Object Size Determination Using a Forward Looking Sonar for Obstacle Avoidance
TW202118993A (en) Method for exploring the underground silt
US11686837B2 (en) Apparatus and method for determining kinetic information
Tchernychev et al. Using a transverse marine gradiometer (TVG) as submarine pipeline location tool
KR20140064292A (en) Precise underwater positioning system for remotely-operated vehicle
RU165657U1 (en) HYDROACOUSTIC SHOULDER
Tijs et al. Rapid high resolution 3d intensity measurements with a stereo camera system

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191226

Year of fee payment: 4